DE4124697C2 - Verfahren zur Herstellung von Flüssiggummi im Recyclingprozeß - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Flüssiggummi gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE-OS 34 20 609 ist ein Verfahren zum Trennen von Gummi und von diesem ganz oder teil­ weise eingeschlossenen Bauteilen bekannt, wobei eine Trennung dieser Bestandteile dadurch erreicht wird, daß das zu behandelnde Teil mit Mineralöl in flüssiger oder dampfförmiger Phase bei einer Temperatur von über 150 Grad vorzugsweise zwischen 180 und 320 Grad Celsius in Einwirkung gebracht wird und anschließend die Bauteile, welche aus anderen Werkstoffen bestehen, von der ent­ standenen flüssigen Phase oder den lose anhaftenden Gummiresten mechanisch getrennt werden. Die Lehre der DE-OS 34 20 609 zeigt ebenfalls auf, daß bei einer Arbeitsweise in flüssiger Phase und Verwendung von hochsiedenden Mineralölen, z. B. Altöl, sich durch die Steigerung der Behandlungstemperatur von 300 bis 600 Grad das Gummi restlos in ein flüssiges, stark viskoses Produkt überführen läßt. Dieses Produkt soll ähnlich herkömmlichen Bitumen weiter verwendet werden können.

Neben diesem Verfahren der Behandlung im chemischen Prozeß sind mechanische Verfahren bekannt, welche im wesentlichen in einer Zerkleinerung des Altgummis bestehen, um auf diese Weise Zu­ schlagsstoffe zu erhalten, welche z. B. für den Bau von Fahrbahn­ decken oder dergleichen verwendet werden können. Besonders pro­ blematisch ist hierbei die Trennung der Gummibestandteile von artfremden Werkstoffen, wie Stahl, Textilien und dergleichen mehr. Hierzu ist es bekannt, den Altgummi, beispielsweise Alt­ autoreifen, tiefen Temperaturen auszusetzen bis ein Versprödungs­ grad erreicht ist, welcher bei Zerkleinerung eine Trennung von den übrigen Nichtgummibestandteilen ermöglicht. Derartige Ver­ fahren sind sehr kostenaufwendig und konnten sich deshalb in der breiten Praxis nicht durchsetzen.

Bei der Lehre nach DE-OS 34 20 609 ist eine kontinuierliche Beschickung mit Altgummi, insbesondere Alt-Kfz-Reifen, damit eine kontinu­ ierliche Prozeßführung nicht möglich. Desweiteren ist gegebe­ nenfalls eine Entfernung andersartiger Bauteile durch zusätz­ liche mechanische Krafteinwirkung erforderlich. Die erhaltene flüssige Phase aus überwiegend Gummibestandteilen kann auf­ grund ihrer unbefriedigenden Eigenschaften, insbesondere der schlechten Bindeeigenschaften, lediglich als bis zu 20prozen­ tiger Bitumenersatz, beispielsweise bei der Herstellung eines Asphaltbetons, eingesetzt werden.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 27 07 158 ist ein Ver­ fahren zur Herstellung von pechartigen Massen bekannt, bei welchem ein zerkleinerter Altgummi einer thermischen Zerset­ zungsbehandlung in einem Temperaturbereich von im wesentlichen 170 bis 460° Celsius unterzogen wird, um auf diese Weise gelö­ ste Gummikomponenten zu erhalten. Die erforderliche Zerkleine­ rung ist jedoch, wie allgemein bekannt, mit erheblichem Zeit-, Kosten- sowie Energieaufwand verbunden. Beispielsweise wird die Zerkleinerung durch einen Mahlvorgang mit gegebenenfalls kombinierter Tieftemperaturbehandlung durchgeführt.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Entwicklung eines praxis­ wirksamen Verfahrens sowie einer dazugehorigen Anordnung zur Herstellung von Flüssiggummi durch Recycling von Altreifen, welches eine kontinuierliche Pro­ zeßführung unter minimalem Energieaufwand ermöglicht. Desweiteren sollen die erhaltenen Produkte bereits innerhalb des Prozesses weiter veredelt werden.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit einem Gegenstand nach den Merkmalen der Patentansprüche 1 bis 9.

Die Erfindung soll nachstehend näher beschrieben werden. Zunächst erfolgt eine Einlage unzerkleinerter Altgummiprodukte, nämlich von Altreifen, in ein erfindungsgemäßes Kassettensystem. Dieses Kassettensystem wird in eine Reaktionseinheit eingebracht, welche hermetisch abgeschlossen ist. In einem mit der Reaktions­ einheit verbundenen Behälter erfolgt die Erhitzung der Zer­ setzungsflüssigkeit. Zwischen dem Tank für die Erhitzung der Auflöse- bzw. Zersetzungsflüssigkeit und dem eigentlichen Re­ aktionsgefäß wird ein Kreislauf dahingehend realisiert, daß ein ständig überwachter Füllungsgrad bezüglich der Zersetzungs­ flüssigkeit im Reaktionstank gegeben ist. Durch diese Maßnahme wird eine optimale Auflösung des Altgummis gesichert.

Erfindungsgemäß wird als Zersetzungsflüssigkeit ein hochsiedender Rückstand der Erdöldestillation, sogenanntes Masut verwendet. Die Temperatur im Reaktor wird zwischen 350 Grad bis 500 Grad Celsius eingestellt. Nach erfolgter Zersetzung der Gummiprodukte im Re­ aktionsgefäß, d. h. dem thermischen Abbau des Gummis und dem Auf­ brechen der Schwefelbindungen entsteht eine Mischung aus gelösten Gummikomponenten und synthetischem Kord. Die so erhaltene Lösung besitzt keine Bindeeigenschaften, ist jedoch hochmolekular und chemisch aktiv und kann daher z. B. im Bauwesen als Zuschlagstoff zum Bitumen verwendet werden. Erfindungsgemäß wird die im Reaktionsgefäß enthaltene Gummilösung durch Zugabe eines chlorsulfierten Polyäthylens bei thermischer Stabilisierung im Temperaturbereich von 120 bis 180 Grad Celsius in ein neues Pro­ dukt überführt, dessen Bindeeigenschaften deutlich besser als die von Bitumen sind.

Dieses Produkt kann als Korrosionsschutzmittel, als Bitumen­ austauschstoff u.ä. eingesetzt werden. Das Produkt selbst ist in Toluol oder einem ähnlichen Mittel auflösbar.

Die im Prozeß erhaltenen Abgase werden aus dem Reaktionsgefäß abgeleitet und kondensiert. Dieses Kondensat dient der Gewinnung von Lösungsmitteln und von Benzin oder Dieselkraftstoff, welche u. a. zur Erzeugung der notwendigen Prozeßwärme eingesetzt werden können.

Das Auswaschen der im Reaktionstank zurückgebliebenen Metallteile wird unmittelbar im Reaktor durch Lösungsmittel realisiert. Hier­ für kann eine Spülflüssigkeit dem Reaktorgefäß zugeführt werden.

Die Ausbildung der Kassetten zur Einlage der Altgummiteile, insbesondere der Altreifen, ist derart vorgesehen, daß die zylin­ drischen Kassetten, welche der Form des Reaktionsgefäßes ange­ paßt sind,- von einem feinmaschigen Netz umgeben sind. Mit dieser Konstruktion wird gleichzeitig eine Filterwirkung erzielt, da durch Wahl der Maschengröße eine definierte Partikelselektion erfolgt. Durch die ständige Zuführung frischer Auflöserlösung wird der Sättigungsprozeß verhindert, die Reaktionsgeschwindig­ keit erhöht und eine kurze Verfahrensdauer bis zur endgültigen Auflösung des Altgummis gesichert. Zur Erhöhung des Verfahrens­ durchlaufes sind die Kassetten als Blockkonstruktion ausgeführt, wobei drei bis fünf Kassetten in Stapelform in den Reaktor einge­ führt werden können. Als Auflösungsflüssigkeit bzw. Zersetzungsmittel wird Masut verwendet.

Die Erfindung soll nunmehr anhand einer anordnungsgemäßen Aus­ führungsform erörtert werden. Die Figur zeigt hierbei eine prinzipielle Darstellung der Anordnung zur Realisierung des Ver­ fahrens.

In einem Auflösebereiter 4 wird über einen Zwischenbehälter 5 die Auflöseflüssigkeit in einen Ofen 2 geführt, wo die Erwärmung auf Reaktionstemperatur erfolgt. Über den Separator 8 und ein Pump­ system 3 wird die Auflöseflüssigkeit dem eigentlichen Reaktions­ tank 1 zugeführt. Der Reaktionstank 1 steht weiterhin mit einem Behälter für Spülflüssigkeit 12 in Verbindung. Die Prozeßabgase werden über einen Wärmeaustauscher 9 geführt und mittels des Separators 10 in eine gasförmige Komponente und eine flüssige Phase getrennt, wobei in einem entsprechenden Behälter 11 die flüssige Komponente gesammelt wird und zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung steht.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zersetzt das Warmlösungs­ mittel im Reaktor die in speziell ausgebildeten Kassetten ange­ ordneten Altreifen bei Reaktionstemperaturen zwischen 350 und 500 Grad Celsius. Um eine Kassette mit Altreifen aufzu­ lösen, wird eine Verfahrensdauer von ca. 3 bis 8 Stunden benötigt. Die Produktivität des Reaktors gemäß Ausführungs­ beispiel beträgt pro Stunde ca. 200 bis 650 kg aufgelöste Alt­ reifen. Das Auflösungsmittel muß bei einer Menge von beispiels­ weise 70 Tonnen nach ca. 2 bis 5 Betriebstagen ausgetauscht werden.

Der erhaltene Flüssiggummi wird mittels Pumpen 3 und über ein entsprechendes Rohrsystem in den Tank 6 gefördert, wobei die Mastiken in der Mischungseinrichtung 7 erhalten werden.

Im Verlaufe der Zersetzung wird eine Thermodestruktion des Gummis realisiert. Das heißt, es werden die Schwefelverbindungen aufge­ brochen und eine Lösung der Gummikomponenten und der synthe­ tischen Kordmaterialien gebildet. Durch Zugabe eines Oktaphors oder eines chlorsulfierten Polyäthylens in die Gummilösung ent­ steht ein Produkt mit hochmolekularen Bindungen und Eigenschaften besser als Bitumen. Durch die gewählte Anordnung und den Ver­ fahrensablauf ist ein kontinuierlicher Zersetzungsprozeß inner­ halb kürzester Zeit bei optimaler Ausnutzung der Zersetzungs­ flüssigkeit gegeben. Das Auswaschen des gegebenenfalls zurück­ bleibenden Metalls bei dem Recycling von Altreifen erfolgt direkt im Reaktionsgefäß 1 durch Zuführen eines Lösungsmittels. Die Kassetten sind beispielsweise aus Feinstahl gefertigt und innen mit einem Sieb ausgekleidet, welches das Lösungsmittel hindurch­ läßt, die Rückstände des thermischen Abbaus des Gummis jedoch zurückbehält. Die Maschenweite des Siebes beträgt zweckmäßiger­ weise 2 bis 10 mm. Ein blockweiser Einsatz der Kassetten ist möglich. Für die zweite Reaktionsphase wird zweckmäßigerweise ein Rührwerk eingesetzt. Durch die Anordnung mehrerer Reaktions­ gefäße, welche mit dem Auflösebereiter 4 bzw. mit dem Ofen 2 selektiv verbunden sind, kann die Kontinuität des Prozesses noch erhöht werden.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung von Flüssiggummi im Recyclingpro­ zeß von Altreifen durch thermische Zersetzungsbehandlung unter Einwirkung einer hochsiedenden Erdölfraktion, wobei in ein hermetisches Reaktionsgefäß eine Einlage unzerkleinerter Alt­ reifen erfolgt und innerhalb des Reaktionsgefäßes thermisch bei einem Temperaturbereich zwischen 350 bis 500° Celsius zer­ setzt wird, und nach dem Zersetzungsprozeß gelöste Gummikompo­ nenten und Kord entstehen, dadurch gekennzeichnet, daß als hochsiedende Erdölfraktion Masut verwendet wird und daß chlorsulfiertes Polyäthylen den gelösten Gummikomponenten zugegeben und die so erhaltene Mischung in einem Temperaturbe­ reich von 120 bis 180° Celsius thermisch stabilisiert wird, wobei ein Produkt entsteht, dessen Bindeeigenschaften deutlich besser als die von Bitumen sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine kontinuierliche Verfahrensdurchführung mittels getrennter Aufbereitung und Zuführung des Zersetzungsmittels, wobei zwischen einem Tank für die Erhitzung des Zersetzungsmittels und dem eigentlichen Reaktionstank ein Kreislauf dahingehend realisiert wird, daß ein ständig überwachter Füllungsgrad be­ züglich des Zersetzungsmittels im Reaktionstank eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im Prozeß erhaltenen Abgase aus dem Reaktionstank ab­ geleitet und kondensiert werden und dieses Kondensat der Ge­ winnung von Lösungsmitteln wie von Benzin oder Dieselkraft­ stoff dient, welche unter anderem zur Erzeugung der notwendi­ gen Prozeßwärme verwenden werden können.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Auswaschen von im Reaktionstank zurückgebliebenen Metallteilen der Altreifen unmittelbar im Reaktor durch Lö­ sungsmittel realisiert wird, wobei hierfür eine Spülflüssig­ keit dem Reaktionstank zuführbar ist.

5. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach den An­ sprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Auflösebereiter (4) über einen Zwischenbehälter (5) mit einem Ofen (2) verbunden ist, wobei im Ofen (2) die Erwär­ mung auf Reaktionstemperatur erfolgt, über ein Pumpsystem (3) das Auflöse- bzw. Zersetzungsmittel einem Reaktionstank (1) zugeführt wird und der Reaktionstank (1) weiterhin mit einem Behälter für Spülflüssigkeit (12) in Verbindung steht sowie zur Kondensation der Prozeßabgase Wärmeaustauschern (9) vor­ handen sind, wobei die erhaltenen Kondensate über einen Sepa­ rator (10) in einem Behälter (11) gesammelt werden und zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung stehen.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Anordnung mehrerer Reaktionstanks (1), welche mit dem Auflösebereiter (4) oder dem Ofen (2) selektiv verbun­ den sind, die Kontinuität des Verfahrensablaufes erhöht wird.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den Reaktionstank (1) Kassetten eingestellt sind, wobei die Kassetten eine Auskleidung mit einem Sieb vorgegebener Maschenweite aufweisen.